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      尿素工业流程——化腐朽为神奇

      文章出处:未知 作者:admin 人气: 时间:2019-04-13 17:48 【
        由于尿素生产工艺简单、生产设备容易制造、投资较省;施肥后见效快,增产显著等特点,销量在化肥行业暗淡的情况下仍持高不下。但是产能已严重过剩,优胜劣汰的步伐已经加快,只有那些拥有先进工艺、创新技术的尿素企业才能冲破重围。下面为大家盘点各种尿素生产工艺并分析他们的优劣:

      1. 尿素的三种提取方法
              按未反应物的循环利用程度,尿素生产方法可分为不循环法、半循环法和全循环法三种。
              不循环法是指从合成塔出来的物料,经减压至常压并用蒸汽加热,将氨和二氧化碳分离出来,尿液送去后加工系统,氨用于生产其他的铵盐;半循环法是把从甲铵分解器内分解出来的部分氨和二氧化碳,以甲铵水溶液的形式循环回合成塔;全循环法是把未转化成尿素的氨和二氧化碳,经分离后全部循环返回尿素合成系统。不循环法和半循环法虽然投资较省、操作费用也较低,但是要附设庞大的铵盐加工系统,经济上不合理,新的尿素厂大多采用全循环法,下面小七就重点介绍一下全循环法。
              根据分离回收方法的不同全循环法可分为水溶液全循环法和气提法,目前使用的主流气提法为意大利斯娜姆公司的Snamprogetti氨气提法、荷兰斯塔米卡邦公司的Stamicarbon二氧化碳气提法、日本东洋工程公司的ACES二氧化碳气提法。

      水溶液全循环法

      工艺原理:水溶液全循环法是将未反应的氨和二氧化碳经减压加热分解分离后,用水吸收生成甲铵或碳酸水溶液再循环返回合成系统。
      优缺点:水溶液全循环法是20世纪60年代以来的经典生产工艺,主要应用在中、小氮肥企业。水溶液全循环尿素工艺生产装置的静止高压设备较少,工艺可靠、设备材料要求不高、投资较低。但是水溶液全循环法能耗、物耗高,放空损失大,规模小问题十分突出,改造增产潜力较大。

      气提法

            工艺原理:气提法是利用某一气体在与合成等压的条件下分解甲铵并将分解物返回合成系统的一种方法。气提法是全循环法的发展,具有热量回收完全,氨和二氧化碳处理量较少的优点。
      下面一张表格,比较了三种气提法的优缺点:

      2. 尿素的原料——氢气的来源,是煤,还是天然气?
             尿素的生产过程需要用到二氧化碳和氨气,二氧化碳是常见的气体,而另外一种原料——氨气的合成,则首先需要氢气和氮气制造合成气。目前流行的合成气方法一般有两种,一种是利用天然气做原料,一种是利用煤炭做原料,就是常说的气头和煤头法。
             国际上生产尿素的工艺主要以气头为主。造成这种现象的原因主要有以下几个方面:
              首先,国外的天然气供应充足。国际上不论西亚还是北美,天然气的储量都非常的丰富,原材料更易获得,不会出现原材料供应不足的问题;反观国内,由于天然气储量有限,供应长期存在缺口,因此国内天然气制尿素的原材料供应得不到保证。(去年煤改气引起国内的气荒,气头尿素的价格大幅上涨)。
            其次,天然气工艺更具优势。通常情况下,天然气的装置在生产规模和产品质量上更具优势,因此天然气制的尿素装置比煤制尿素更具优势。
            最后,在国外天然气制尿素的成本偏低,低于国内的煤制尿素,因此国际上天然气制尿素更具成本优势(当天然气的价格在10美元/百万英热的时候,美国、俄罗斯和伊朗等国的天然气生产尿素的成本在1000元/吨上下,在国内用煤炭生产尿素的成本在1500元/吨上下)。
             国内方面,由于“富煤贫油少气”这一资源禀赋的特点,导致近些年政府大力发展煤化工产业,但凡能用煤制的产品基本上都以煤制的为主。不仅如此,由于国内的天然气供应偏紧,价格较高,因此国内的天然气制尿素不仅和国外的天然气装置相比毫无优势,即使和国内的煤制尿素相比成本也更高。正因如此,国际上约71%的尿素由天然气制得。目前全球约2亿吨/年尿素产能,主要系气头生产。

      而中国,由于天然气成本相对较高,尿素的生产则以煤头为主,产能约8000万吨/年(工业品)。

      中国尿素历年产能(工业品)

      中国尿素历年产能(折N)

             我国煤制尿素(“煤头尿素”)占国内总产能的近八成,天然气制尿素(“气头尿素”)占比近两成。气头尿素企业主要分布在四川和云贵一带,基本围绕天然气资源建造;而煤头尿素企业受政策驱动更多以无烟煤为原料,分布在山西、河南等地。二者之间存在一定的相互替代,但近年来由于生产成本的变化,优惠天然气价格的取消使得煤头尿素生产成本较优,无烟煤的普及也减轻了环保压力,因此煤头尿素逐步占据主导地位。2016年,我国煤头尿素占比高达70%,气头尿素占比仅为30%。预计未来在成本和政策驱动下煤头尿素占比将继续扩大。

             煤头尿素根据煤气技术大致可分为固定床、流化床和气化床。煤气化制气化剂在高温状态下经过氧化还原反应,产生煤气(一氧化碳和氢气)的过程。气化床在经济性、环保效益、能量利用、原材料范围等方面占有优势。诸多气化床中,又以水煤浆气化和航天炉表现最为突出,是国内煤头尿素产业升级的发展的方向。

      煤头尿素三种生产工艺比较

              随着供应由紧偏松,尿素行业面临产能淘汰的状态。未来尿素行业的趋势是,国内的经济效应较差的中小型企业及污染较为严重的尿素装置将会被逐渐淘汰,而大的具有规模效应的企业将会逐渐兼并中小型企业,未来尿素的产能集中度将会逐渐上升。

      
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